Temporal and Spatial Variations of Particulate Organic Matter in the Southeastern Coastal Bays of Korea

한반도 남동 연안내만 입자유기물질의 시$\cdot$공간 변동 특성

The chemical, elemental and biochemical components of the suspended particulate matter (SPM) were investigated in order to quantify particulate organic matter (POM) and assess diet quality for suspension feeders in the southern coastal bay systems of Korea where the marine farming of the suspension feeders are most active, The intense field observation program was carried out seasonally in the three coastal bay systems of Chinhae, Gosung and Kangjin bays, The SPM was characterized as collective properties of organic carbon (POC), nitrogen (PON), phosphorus (PP) and more refined collective properties of protein (PPr), carbohydrate (PCHO) and chlorophyll a (Chl a) compound. Although the three coastal bays are regarded as phytoplankton based ecosystem, the SPM is not composed entirely with phytoplankton cells. Due to the shallow water depth, resuspension of bottom sediment contributes significantly to some of the regions. Therefore, concentration of SPM in the surface water did not co-vary with Chl a or PPr, PCHO. In general, temporal variation of POC, PON and Chl a contents in seawater were closely associated with phytoplankton biomass in the three coastal bays, However, PPr and PCHO contents in seawater were higher in Chinhae bay than in Gosung and Kangjin bays and Chl a PPr-N ratio was higher in Chinhae bay than in Kosung and Kangjin bays, since Chinhae bay is more eutrophicated than other bays. Average C : N ratios from regressions of POC and PON of SPM were 6.6, 6.6 and 5.0 in Chinhae, Gosung and Kangjin bays, respectively. SPM in Chinhae and Gosung bays appears to be made of largely phytoplankton cells and SPM in Kangjin bay appears to be contributed from the bacterial biomass due to the shallow water depth. N : P ratios from regressions of PON and PP of SPM were 10.8 and 14.7 in spring, and 18.2 and 24.6 in Chinhae and Gosung bays, respectively. With respect to the hypothetical Redfield molecule, phytoplankton appears to be limited by the lack of N and f in spring and summer, respectively, in the two bays, In Kangjin bay, N : P ratios from regressions of PON and PP of SPM were varied from 6.3 to 12.8 throughout the year. The low N : P ratio with resepct to the hypothetical Redfield molecule, phytoplankton growth appears to be limited by the lack of N-nutrients.

한반도 남해 내만역에서 계절별로 4회에 걸친 입자유기물질 농도분포를 조사한 결과 입자유기물질은 대체로 봄철과 여름철 농도가 가을과 겨울철에 비해 비교적 높다는 것을 나타내었다. 입자유기물질 농도가 높은 봄과 여름철 C : Chl a나 C . N비는 해양의 식물플랑크톤의 전형적인 비값들을 나타내고 Chl a농도 역시 이기간 중에 높게 나타나 이들 내만역에서 입자유기물질 계절 변동은 식물플랑크톤 생물량과 밀접한 상관을 갖는다는 것을 보였다. 조사 해역별 입자유기물질 성분의 농도 분포는 진해만에서 고성만과 강진만에 비해서 높은 농도를 나타내었는데, 다른 해역에 비해서 진해만에서 높은 Chl a: PPr-N비 값들은 진해만이 다른 내만역들 보다 더욱 부영양화 되었다는 것을 나타내어 부영양화 수준에 따른 식물플랑크톤 생산력이 각 내만역 사이 입자유기물질 농도의 공간적 차이를 결정하는 중요한 요인이라는 것을 시사했다. 각 내만역 내에서 입자유기물질 수평농도 분포는 소규모 내만역내에서도 공간적으로 큰 농도차를 보일 수 친다는 것을 나타내었는데, 대도시에 인접한 수역에서 높은 입자유기물질 농도와 높은 식물플랑크톤 기여는 이들 도시로부터 다량의 영양염 유입을 시사하였고, 양식장이 밀집한 수역에서 상대적으로 낮은 입자유기 물질 농도는 양식생물의 높은 섭이활동을 반영하는 것으로 고려되었다. 식물플랑크톤 성장 제한 영양염은 계절별로 각 내만역내에서 입자유기물질 C : N : P 원소 변동비로부터 평가되었는데, 진해만과 고성만에서 Redfield비와 일치하는 C : N 변동비 (6.6)는 이 해역의 입자유기물질이 식물플랑크톤에서 유래하고 있다는 것을 나타내었던 반면, 강진만에서는 5.0의 다소 낮은 C : N비를 보였다. 진해만과 고성만에서 여름철 18.2와 24.6의 높은 N : P 변동비는 인산염이 이 해역들의 식물플랑크톤 성장을 제한할 수 있는 것으로 나타나지만 봄철 10.8과 14.7의 낮은 비값은 오히려 질소계 영양염에 의한 제한을 시사한 반면, 강진만에서 N : P 변동비는 $6.3\~12.8$로 조사기간 모두 질소계 영양염이 제한 영양염으로 작용한다는 것을 시사하였다.